Существует множество применений процесса флуоресценции в различных областях, например, в минералогии, геммологии, медицине, в химических датчиках, в биохимических исследованиях, в красителях, в биологических детекторах, в производстве люминесцентных ламп. Кроме того, процесс флуоресценции происходит в природе, например, в некоторых минералах.
Разница между хемилюминесценцией и флуоресценцией
Ключевое различие между хемилюминесценцией и флуоресценцией заключается в следующем хемилюминесценция – это процесс излучения света в результате химической реакции.в то время как флуоресценция – это процесс испускания света в результате поглощения света или электромагнитного излучения.
Хемилюминесценция и флуоресценция – это процессы, в результате которых свет излучается из источников по разным причинам, в результате химической реакции и в результате поглощения света.
Оба эти процесса являются разновидностями люминесценции, которая представляет собой излучение света из источников после поглощения ими энергии возбуждения.
Оглавление
- Обзор и основные различия
- Что такое хемилюминесценция
- Что такое флуоресценция
- В чем разница между хемилюминесценцией и флуоресценцией?
- Резюме
Хемилюминесценция – это излучение света в результате химической реакции. Испускаемый свет является одним из видов люминесценции. В этом процессе свет испускается из источников как спонтанная эмиссия, а не под действием тепла или холодного света. Однако тепло может выделяться и при хемилюминесценции. В этом случае реакция становится экзотермической.
Во время химических реакций реактанты сталкиваются друг с другом, что приводит к взаимодействию между ними. Реактанты объединяются, образуя переходное состояние. Из этого переходного состояния образуются продукты реакции. Переходное состояние имеет максимальную энтальпию/энергию. Реагенты и продукты реакции имеют низкую энергию.
Переходное состояние называется возбужденным состоянием, в котором электроны находятся в возбужденном состоянии. Когда возбужденные электроны возвращаются в свое нормальное энергетическое состояние или в основное состояние, избыточная энергия излучается в виде фотонов. Излучение фотонов – это свет, наблюдаемый в процессе хемилюминесценции.
Что такое люминесценция
Люминесценция – простое объяснение
Существует три основных формы люминесценции: флуоресценция, фосфоресценция и хемилюминесценция. Флуоресценция и фосфоресценция – это две формы фотолюминесценции. При фотолюминесценции свечение вещества вызывается светом, в отличие от хемилюминесценции, при которой свечение вызывается химической реакцией. И флуоресценция, и фосфоресценция основаны на способности вещества поглощать свет и излучать свет с большей длиной волны и, следовательно, меньшей энергией. Основное различие заключается во времени, которое требуется для этого. В случае флуоресценции излучение происходит в основном мгновенно и поэтому обычно видно только при постоянно включенном источнике света (например, ультрафиолетовом свете); в то время как фосфоресцирующий материал может сохранять поглощенную световую энергию в течение определенного времени, а затем излучать свет, вызывая свечение, которое сохраняется и при выключенном свете. В зависимости от материала, это свечение может длиться от нескольких секунд до нескольких часов.
Если оно сразу исчезает, то это флуоресценция. Если оно сохраняется, то это фосфоресценция. А если оно требует активации, то это хемилюминесценция.
Представьте себе сцену в ночном клубе: зубы, глаза и ткань, светящиеся в черном свете, – флуоресцентные, знак аварийного выхода – фосфоресцентный, а светящиеся палочки – хемилюминесцентные. Свет, излучаемый люминесцентной палочкой, является результатом смешивания двух химических веществ, когда маленькая капсула в палочке была разбита и смешалась при встряхивании палочки.
Люминесценция – сложное объяснение
– Но как именно это работает? – спросите вы? Подготовьте себя с помощью новых знаний по физической химии. Чтобы понять принципы, по которым молекулы поглощают и излучают свет, мы должны сначала рассмотреть электроны и понять их основное и возбужденное состояния и спин электрона – понятия, которые до сих пор не до конца понятны современной квантовой механике.
Что такое флуоресценция
Одним из механизмов излучения, с помощью которого возбужденные электроны могут релаксировать, является светоизлучающий переход из низшего возбужденного состояния (S1) в основное состояние (S0) в результате быстрого (10-9-10-6 секунд) процесса, называемого флуоресценция. Разница в энергии рассеивается при испускании фотона. Поскольку электрон потерял часть своей первоначальной энергии возбуждения из-за колебательной релаксации, испущенный фотон будет иметь меньшую энергию и, следовательно, большую длину волны.
Как и возбуждение, излучение может обычно релаксировать на различные колебательные уровни (v=n) основного состояния (S0), что приводит к более широкому диапазону возможных длин волн испускаемого фотона. Электроны релаксируют с более высоких колебательных уровней (v=n) далее к бесколебательному состоянию (v=0) посредством безызлучательной колебательной релаксации, если это необходимо. Результирующая длина волны излучения не зависит от длины волны возбуждения, так как нормально возбужденные молекулы распадаются до самого низкого колебательного уровня самого низкого возбужденного состояния посредством безэмиссионных процессов, прежде чем произойдет излучение флуоресценции. В зависимости от молекулы, безэмиссионный распад может рассеивать больше или меньше энергии возбуждения, вызывая специфические для молекулы сдвиги между длинами волн возбуждения и испускания. Это явление называется стоксовский сдвиг. Возможная длина волны фотона, который может быть поглощен при возбуждении, а также возможные длины волн испускаемого излучения, которые изменяются в результате распада флуоресценции на различные колебательные уровни, вместе определяют спектры возбуждения и эмиссионные спектры молекулы. Поскольку в возбуждении и испускании флуоресцентной молекулы часто участвуют одни и те же электронные переходы, спектры возбуждения и испускания часто напоминают отражения друг друга, что называется принципом зеркального отражения. принцип зеркального отражения флуоресценция.
Что такое флуоресценция?
Флуоресценция – это форма фотолюминесценции, при которой вещество испускает свет с длиной волны, отличной от длины поглощенной волны. Обычно излучаемый свет имеет большую длину волны, чем длина волны поглощенного света. Следовательно, энергия излучаемого света ниже, чем энергия поглощенного света.
В большинстве случаев вещества поглощают световое излучение в ультрафиолетовом диапазоне, испуская свет в видимом диапазоне; таким образом, мы можем видеть яркий цвет, исходящий от этих веществ. Мы можем увидеть этот цвет, только если подвергнем вещество воздействию ультрафиолетового света. Однако излучение прекращается вскоре после удаления вещества от источника ультрафиолетового света. Существует множество областей, в которых мы используем процесс флуоресценции, например, минералогия, геммология, медицина и т.д. Д.
В чем разница между фотолюминесценцией и флуоресценцией?
Фотолюминесценция – это форма люминесценции, которая возникает при фотовозбуждении за счет поглощения фотонов. Флуоресценция – это форма фотолюминесценции, при которой вещество испускает свет с длиной волны, отличной от длины поглощенной волны. Хотя флуоресценция является формой фотолюминесценции, фотолюминесценция может относиться к флуоресценции или резонансной флуоресценции, которые различаются в зависимости от длин волн поглощенного и испущенного излучения. Исходя из этого, разница между фотолюминесценцией и флуоресценцией заключается в том, что в фотолюминесценции длины волн поглощенных и испущенных фотонов могут быть одинаковыми или разными. В резонансной флуоресценции, с другой стороны, длина волны поглощенных фотонов больше, чем длина волны испущенных фотонов.
Люминесцентные лампы (люминесцентные трубки). Типы и конструкция. Работа
В настоящее время люминесцентные лампы стали самыми распространенными из всех других типов ламп накаливания. Уже в 1970-х годах они начали заменять обычные лампы накаливания в промышленности и различных учреждениях. Они достигают относительно высокого уровня эффективности и обеспечивают хорошее освещение как в помещении, так и на улице.
Люминесцентная лампа – это источник света, который создается с помощью тлеющих газовых разрядов. Она состоит из стеклянной трубки с люминофорным слоем на внутренней поверхности. На концах трубки расположены электроды в виде спирали. Трубка заполнена инертным газом и парами ртути. Когда на электроды лампы подается напряжение, возникает газовый разряд, ток проходит через пары ртути и возникает свечение.
Технология этих ламп постоянно совершенствуется, уменьшая размеры и увеличивая яркость и качество света. С 2000 года эти лампы используются в домашних хозяйствах. Сейчас они известны как люминесцентные лампы. По сути и принципу действия они одинаковы. Хотя старое название также используется, в разных литературах они называются по-разному.
Виды люминесцентных ламп и их устройство
В нашей стране энергосберегающие лампы для бытового использования называют (люминесцентными) люминесцентными лампами. Многие люди не знают, что эти спиралевидные лампы, которые являются энергосберегающими бытовыми лампами, в принципе являются люминесцентными лампами. Энергоэффективность осветительных приборов делится на два класса: A и B.
Наиболее правильно классифицировать люминесцентные лампы по-разному. Учитывая технологию производства и область применения, выделяют следующие типы ламп:
- Стандартные люминесцентные лампы диаметром 26 мм, имеющие несколько слоев люминофора.
- Компактные люминесцентные лампы с различными конфигурациями трубок, также покрытые люминофором.
- Лампы для специального применения.
Люминесцентные лампы также подразделяются по-разному:
- Потребляемая мощность.
- Световой поток.
- Цветовая температура.
- Индекс цветопередачи.
- Длина колбы.
- Размер цоколя.
- Тип подключения.
- Расположение стартера. Размещение в корпусе лампы или светильника..
Основным компонентом люминесцентных ламп являются пары ртути низкой концентрации. Они излучают ультрафиолетовый свет при прохождении через них электрического тока. Люминофор – это химическое вещество внутри трубки лампы, которое преобразует ультрафиолетовый свет в свет, видимый глазом. Качество света зависит от состава люминофора.
Принцип работы
Когда на кардиостимулятор подается питание, в нем возникает небольшой флуоресцентный разряд, который вызывает нагрев электродов.
Один из электродов изготовлен из биметаллического материала. Он нагревается и касается другого электрода. В результате в цепи возникает скачок электрического тока, который останавливает разряд в стартере. Возрастающий ток нагревает электроды люминесцентной лампы, которые начинают высвобождать электроны. Это происходит в процессе подготовки к запуску лампы.